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Descrizione del modulo "MD.P04.006.003 Sviluppo di metodologie di microscopia elettronica per lo studio a risoluzione atomica delle proprieta' strutturali, elettroniche e magnetiche dei materiali (MD.P04.006.006)"
- Type
- Label
- Descrizione del modulo "MD.P04.006.003 Sviluppo di metodologie di microscopia elettronica per lo studio a risoluzione atomica delle proprieta' strutturali, elettroniche e magnetiche dei materiali (MD.P04.006.006)" (literal)
- Tematiche di ricerca
- Le metodologie non convenzionali sulle quali si concentreranno gli interessi del modulo sono:
1)EMCD (Electron energy loss Magnetic Chiral Dichroism) Metodologia che consente di studiare la distribuzione dei momenti magnetici orbitali e di spin con risoluzioni sub-nanometriche utilizzando un microscopio elettronico in trasmissione. Il sistema prototipo sul quale si intende applicare l'EMCD e' costituito da campioni di LSMO cresciuto tramite MBE su STO.
2)HAADF (High Angle Annular Dark Field) metodologia di imaging incoerente a risoluzione atomica in microscopia elettronica in trasmissione a scansione con elevata sensibilita alla chimica del campione.
3)CEDI (Coherent Electron Diffraction Imaging) metodologia che consente di superare i limiti di risoluzione spaziale in imaging coerente legati alla presenza delle aberrazioni sferiche e cromatiche delle lenti magnetostatiche di un microsoopio elettronico. Il metodo ha sin qui dimostrato una risoluzione di 70pm in un esperimento realizzato nel 2009 nel nostro laboratorio al TASC.
4)In situ microscopy metodo che consente di studiare una struttura nanometrica in un TEM mentre viene polarizzata da un campo elettrico esterno. (literal)
- Competenze
- Microscopia elettronica in trasmissione (TEM), microscopia elettronica in trasmissione a scansione (STEM), Calcolo e simulazione di immagini TEM/STEM e di spettri EDS ed EELS.;
preparazione campioni TEM/STEM
meccanica di precisione.
Le competenze complementari necessarie sono reperite con collaborazioni con gruppi di ricerca in Italia ed all'estero.
- Tecniche d'indagine (metodologie per la comprensione di fenomeni o strutture attraverso l'impiego combinato di competenze e strumentazione)
Esperimenti a risoluzione atomica in contrasto di fase (HRTEM)
Nano-diffrazione elettronica,
Esperimenti STEM a risoluzione atomica con detector anulare ad alto angolo (HAADF)
Misura della distribuzione dei momenti magnetici con risoluzione nanometrica (EMCD)
Esperimenti TEM a risoluzione picometrica tramite ricostruzione da diffrazione coerente di elettroni (CEDI) (literal)
- Obiettivi
- L'obiettivo specifico del modulo e' lo sviluppo di nuove metodologie TEM/STEM per lo studio delle proprieta' magnetiche, chimiche e strutturali dei materiali nano-strutturati (literal)
- Stato dell'arte
- - L'EMCD e' una metodologia basata su di un effetto fisico predetto nel 2004 e la cui dimostrazione e' stata realizzata nel 2006 (Schattschneider P., Rubino S., Hébert C., Rusz J., Kune J., Novák P., Carlino E., Fabrizioli M, Panaccione G., Rossi G. Nature 441, 486-488, 2006). Il nuovo approccio permette di studiare gli effetti di dicroismo circolare magnetico in un esperimento TEM con una risoluzione spaziale che e' sinora giunta a 2 nm.
- HAADF consente di avere immagini a risoluzione atomica del campione. Opportuni modelli e metodi possono essere usati per estrarre da immagini HAADF informazioni sulla chimica del campione.
- CEDI: le aberrazioni delle lenti magnetostatiche dei TEM non consentono di raggiungere il limite di risoluzione fissato dagli effetti diffrattivi. Numerosi tentativi sono in corso di sviluppo nel mondo per superare le limitazioni legate alla aberrazione sferica e cromatica.
- In situ microscopy: e' un approccio che consente di misurare le proprieta' del campione mentre e' sollecitato da un campo di forza esterno. Il nostro laboratorio sta sviluppando un modo originale per realizzare esperimenti TEM su nanostrutture mentre e' applicato un campo elettrico. (literal)
- Tecniche di indagine
- Modellizzazione di strutture e relative simulazioni d'immagini HRTEM, HAADF e CEDI
Modellizzazione e simulazione esperimenti EMCD
Modellizzazione e simulazione spettri EELS ed EDS
Modellizzazione degli effetti dei campi di deformazione su sezioni sottili per la relativa simulazione d' immagini HRTEM
Microlavorazione di manipolatori per esperimenti in-situ TEM/STEM;
Lavorazione con fasci ionici focalizzati per la realizzazioni di dispositivi per la misura in situ, nel TEM, di correnti in nano rod o nano fili
Algoritmi per la ricostruzione della fase a partire dalle nano-diffrazioni elettroniche (literal)
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